主排風(fēng)機(jī)滑動(dòng)軸承的磨損診斷與分析

薛 剛

（山東魯碧建材有限公司，山東 萊蕪 271103）

主排風(fēng)機(jī)滑動(dòng)軸承的磨損診斷與分析

薛 剛

（山東魯碧建材有限公司，山東 萊蕪 271103）

主排風(fēng)機(jī)滑動(dòng)軸承產(chǎn)生磨損的原因主要有負(fù)載過(guò)大、異物進(jìn)入滑動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承位置不當(dāng)、軸承潤(rùn)滑不足以及酸性物質(zhì)或氣蝕的腐蝕作用。本文探討了一例應(yīng)用鐵譜分析技術(shù)預(yù)測(cè)主排風(fēng)機(jī)滑動(dòng)軸承磨損的案例，分析了鐵譜分析技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況。

主排風(fēng)機(jī)；滑動(dòng)軸承；磨損；診斷技術(shù)

在電機(jī)、風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備中，滑動(dòng)軸承是非常重要的機(jī)械零件?；瑒?dòng)軸承主要通過(guò)運(yùn)用流體動(dòng)力油膜產(chǎn)生的壓力來(lái)承擔(dān)負(fù)載，其運(yùn)行性質(zhì)決定其可能會(huì)出現(xiàn)磨損，而如果滑動(dòng)軸承產(chǎn)生磨損，則其工作效率也會(huì)降低，情況嚴(yán)重時(shí)，滑動(dòng)軸承無(wú)法正常工作，從而影響整組機(jī)械的正常運(yùn)行。本文主要對(duì)主排風(fēng)機(jī)滑動(dòng)軸承的磨損進(jìn)行研究，為滑動(dòng)軸承的實(shí)際應(yīng)用提供參考資料。

一、主排風(fēng)機(jī)滑動(dòng)軸承產(chǎn)生磨損的原因

滑動(dòng)軸承的磨損通常有劃傷、輕微磨損或嚴(yán)重磨損，根據(jù)滑動(dòng)軸承的實(shí)際磨損情況，其產(chǎn)生磨損的原因主要有以下幾個(gè)方面。

第一，負(fù)載過(guò)大?；瑒?dòng)軸承的主要作用是承受負(fù)載，但是如果其承受的負(fù)載過(guò)大，則滑動(dòng)軸承運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較高的熱量，持續(xù)高溫會(huì)使金屬的附著力降低，從而使得滑動(dòng)軸承表面物質(zhì)脫落而產(chǎn)生磨損。

第二，異物進(jìn)入滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承運(yùn)行的過(guò)程中，如果質(zhì)地堅(jiān)硬的異物進(jìn)入滑動(dòng)軸承間隙中，硬質(zhì)異物會(huì)與軸承表面產(chǎn)生摩擦，從而使軸承產(chǎn)生磨損。

第三，滑動(dòng)軸承的位置不當(dāng)。機(jī)械管理工作人員在裝配滑動(dòng)軸承時(shí)，沒(méi)有將滑動(dòng)軸承裝在中心線上，軸承偏斜，而滑動(dòng)軸承在運(yùn)行的過(guò)程中，其中一端會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的摩擦，摩擦產(chǎn)生的熱量使軸承表面的金屬疲勞，從而使軸承受損。

第四，軸承潤(rùn)滑不足。機(jī)械管理人員在維護(hù)滑動(dòng)軸承時(shí)，沒(méi)有嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定對(duì)滑動(dòng)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑處理，或工作失誤而潤(rùn)滑不當(dāng)，使得滑動(dòng)軸承在工作過(guò)程中油量供應(yīng)不足，使得流體動(dòng)力油膜破裂而產(chǎn)生磨損、咬死等情況。除此之外，油路泄漏、油路不暢、油泵障礙、油網(wǎng)堵塞、減壓閥彈簧故障等原因均可能導(dǎo)致滑動(dòng)軸承在運(yùn)行過(guò)油量供應(yīng)不足，這種斷油故障也會(huì)引起滑動(dòng)軸承磨損、故障。

第五，酸性物質(zhì)或氣蝕的腐蝕作用。滑動(dòng)軸承需要在潤(rùn)滑油的作用下運(yùn)行，但是潤(rùn)滑油中的酸性物質(zhì)對(duì)金屬有腐蝕作用，使得滑動(dòng)軸承的表面物質(zhì)逐漸被腐蝕，從而出現(xiàn)局部或大部軸承表面物質(zhì)變質(zhì)的情況。氣蝕即指外油中空氣泡的形成和崩潰會(huì)使得局部壓力大幅提高，增大了滑動(dòng)軸承該局部位置的壓力，使得滑動(dòng)軸承負(fù)載過(guò)重，從而產(chǎn)生磨損。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，機(jī)械工程師通常會(huì)謹(jǐn)慎選擇軸承的材料，保證滑動(dòng)軸承在工作過(guò)程中與軸頸同軸，從而防止滑動(dòng)軸承產(chǎn)生較為嚴(yán)重的損傷。一般情況下，機(jī)械工程師選擇滑動(dòng)軸承襯套材料時(shí)，會(huì)選擇使用鉛基巴氏合金，巴氏合金具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力、抗燒結(jié)能力、抗鑲嵌能力，且其容不同軸的能力同樣較好，是滑動(dòng)軸承的理想材料。通常情況下，滑動(dòng)軸承開(kāi)始出現(xiàn)磨損時(shí)，巴氏合金層通常最先受損。實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)用鐵譜分析法分析油樣成分時(shí)，巴氏合金所占的比例顯著較大。

二、主排風(fēng)機(jī)故障案例

本文所研究的主排風(fēng)機(jī)滑動(dòng)軸承襯套應(yīng)用的是鉛基巴氏合金，電動(dòng)機(jī)的功率為9300kW，風(fēng)壓2000mmH2O，排氣量21000m3/min，其實(shí)際結(jié)構(gòu)如圖1所示。機(jī)械維護(hù)人員對(duì)該主排風(fēng)機(jī)軸承進(jìn)行維護(hù)時(shí)，分析其油樣組成，而該油樣的直讀鐵譜分析數(shù)據(jù)與前次檢差數(shù)據(jù)存在顯著的差異，數(shù)據(jù)值明顯增大。其中大磨粒讀數(shù)DL值顯著升高，且存在較多的錫元素、鉛元素。分析鐵譜譜片上存在較少滑動(dòng)磨粒的同時(shí)，較多的有色金屬顆粒沉積在分析鐵譜譜片的全長(zhǎng)位置，約10～20μm，這些顆粒按照磁力線的方向隨機(jī)排列于分析鐵譜譜片上，呈現(xiàn)為表面呈粒狀而不光滑的團(tuán)狀物質(zhì)，該物質(zhì)有較深的顏色，可吸收多數(shù)光，利用偏振光照射該物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)表面無(wú)閃爍光，可推斷該物質(zhì)并不是黑色的氧化鐵。這些磨損顆粒物質(zhì)主要是滑動(dòng)軸承襯套巴氏合金，據(jù)此可推斷軸瓦存在磨損情況，且是潤(rùn)滑不到位引起的磨損，機(jī)械維護(hù)人員提出相關(guān)警告。機(jī)械維護(hù)人員進(jìn)行主排風(fēng)機(jī)軸承油樣檢驗(yàn)時(shí)，同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)情況分析，且振動(dòng)情況分析結(jié)果并沒(méi)有顯示出異常情況，所有的振動(dòng)參數(shù)均正常，使得該磨損情況沒(méi)有得到及時(shí)處理。

一個(gè)月后，機(jī)械維護(hù)人員再次對(duì)主排風(fēng)機(jī)油軸承油樣進(jìn)行檢查，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果與上次檢測(cè)結(jié)果所反映的情況相同，油樣中的巴氏合金含量較高，且出現(xiàn)熔融的情況，部分巴氏合金磨料表面已經(jīng)形成球狀形態(tài)，可見(jiàn)滑動(dòng)軸承的磨損情況仍處于發(fā)展當(dāng)中，建議進(jìn)行停機(jī)檢修，并對(duì)軸瓦等部件的受損情況進(jìn)行謹(jǐn)慎分析。之后機(jī)械維護(hù)人員拆開(kāi)了主排風(fēng)機(jī)的軸瓦，圖1所示4個(gè)樣點(diǎn)均受到磨損，且磨損的程度不一，滑動(dòng)軸承襯套存在劃傷，局部表面金屬脫落?；瑒?dòng)軸承換用新軸瓦后，其工作恢復(fù)正常。本次研究的案例主要應(yīng)用了油樣分析法預(yù)測(cè)機(jī)械故障，且油樣分析法在早期機(jī)械故障預(yù)測(cè)方面的應(yīng)用價(jià)值比振動(dòng)分析高，主要原因是主排風(fēng)機(jī)并沒(méi)有非常明顯的故障，其各項(xiàng)裝置和零件均處于正常的工作狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)明顯的振動(dòng)異常，因此，早期故障預(yù)測(cè)應(yīng)采用油樣分析法，以減少磨損嚴(yán)重、咬死等不良事件的發(fā)生。如果在本次檢測(cè)中沒(méi)有應(yīng)用鐵譜分析技術(shù)，而只是依靠振動(dòng)分析進(jìn)行故障排查工作，則滑動(dòng)軸承最終會(huì)由于磨損嚴(yán)重而咬死，軸承失效而引起整個(gè)機(jī)組停運(yùn)。

圖1 主排風(fēng)機(jī)滑動(dòng)軸承

三、關(guān)于鐵譜分析技術(shù)的探討

在機(jī)械設(shè)備中，滑動(dòng)軸承的應(yīng)用頻率較高，但是其容易出現(xiàn)磨損的情況。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可使用鐵譜分析法對(duì)油樣組成成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，便于機(jī)械維護(hù)人員及時(shí)排除故障。盡管振動(dòng)分析同樣可有效檢測(cè)機(jī)械運(yùn)行故障的情況，但是磨損故障的排查難度較大，且滑動(dòng)軸承出現(xiàn)磨損初期，其工作狀態(tài)仍處于正常狀態(tài)，且磨損不會(huì)影響其他零件的正常運(yùn)行，從而機(jī)械整體振動(dòng)參數(shù)均可能處于正常參數(shù)范圍內(nèi)，從而無(wú)法有效地預(yù)測(cè)障礙。與振動(dòng)分析方法不同，鐵譜分析方法可有效檢測(cè)出大量的磨粒，從而為盡早排除故障提供科學(xué)依據(jù)。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于鐵譜主要對(duì)鐵磁性物質(zhì)的靈敏度較高，但是對(duì)非磁鐵性物質(zhì)的反應(yīng)較遲鈍，如果非磁鐵性質(zhì)物質(zhì)的量并不多，則鐵譜分析可能失效。由此可見(jiàn)，鐵譜分析預(yù)測(cè)滑動(dòng)軸承磨損故障的應(yīng)用難度較高。對(duì)此，企業(yè)應(yīng)積極地加強(qiáng)對(duì)故障預(yù)測(cè)技術(shù)的研究，仔細(xì)研究主排風(fēng)滑動(dòng)軸承磨損的原因，積累經(jīng)驗(yàn)，并提出有效的處理措施來(lái)預(yù)防故障的發(fā)生，從而降低滑動(dòng)軸承失效的事件，減少由于故障而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語(yǔ)

滑動(dòng)軸承是主排風(fēng)機(jī)重要的組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響著整臺(tái)機(jī)械的運(yùn)行效率。從理論方面來(lái)講，采用鐵譜分析可有效預(yù)測(cè)滑動(dòng)軸承的磨損情況，為機(jī)械維護(hù)人員提供檢修依據(jù)，從而維護(hù)機(jī)械的正常運(yùn)行。但是，鐵譜分析的實(shí)際應(yīng)用難度較高，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鐵譜分析技術(shù)的研究，多積累機(jī)械故障預(yù)測(cè)和處理經(jīng)驗(yàn)，提高機(jī)械工作效率，從而為企業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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